Question

13．某研究性学习小组为确定某蜡状有机物A的结构和性质，他们拟用传统实验的手段与现代技术相结合的方法进行探究．请你参与过程探究．
1实验式的确定
（1）取样品A进行燃烧法测定．发现燃烧后只生成CO₂和H₂O，某次燃烧后，经换算得到了0.125molCO₂和0.15molH₂O．据此得出的结论是分子中n（C）：n（H）=5：12，分子式为C₅H₁₂O_x（x=0，1，2…）．
（2）另一实验中，取3.4g蜡状有机物A在3.36L（标准状况下，下同）氧气中完全燃烧，两者均恰好完全反应，生成2.8LCO₂和液态水．
由此得出的实验式是C₅H₁₂O₄．
2结构式的确定（经测定A的相对分子质量为136）
（3）取少量样品熔化，加入钠有氢气放出，说明A分子中含有羟基．
（4）进行核磁共振，发现只有两个特征峰，且面积比为2：1，再做红外光谱，发现与乙醇一样透过率在同一处波数被吸收．图谱如下：

则A的结构简式为C（CH₂OH）₄．

Answer 1

分析 （1）根据C、H原子守恒可知分子中n（C）：n（H）=5：12，分子式为C₅H₁₂O_x；
（2）计算生成二氧化碳、水的物质的量，根据质量守恒计算有机物中氧原子物质的量，进而确定最简式；
（3）结合相对分子质量、最简式确定分子式，取少量样品熔化，加入钠有氢气放出，说明至少含有羟基、羧基中的一种，结合分子式判断含有的官能团；
（4）进行核磁共振发现只有两个特征峰，且面积比为2：1，说明含有2种H原子，且原子说明之比为2：1，由红外光谱图可知，分子中含有O-H、C-O、C-H基团，结合分子式判断可能的结构简式．

解答 解：（1）根据C、H原子守恒可知分子中n（C）：n（H）=0.125mol：0.15mol×2=5：12，可能含有O元素，分子式为C₅H₁₂O_x（x=0，1，2…），
故答案为：分子中n（C）：n（H）=5：12，分子式为C₅H₁₂O_x（x=0，1，2…）；
（2）生成二氧化碳为$\frac{2.8L}{22.4L/mol}$=0.125mol，则生成水为0.15mol，3.4g有机物中O原子质量为3.4g-0.125mol×12g/mol-0.15mol×2×1g/mol=1.6g，则氧原子物质的量为$\frac{1.6g}{16g/mol}$=0.1mol，则分子中n（C）：n（H）：n（O）=0.125mol：0.15mol×2：0.1mol=5：12：4，故最简式为C₅H₁₂O₄，
故答案为：C₅H₁₂O₄；
（3）经测定A的相对分子质量为136，且最简式中H原子已经饱和碳原子，故最简式即为分子式，可知分子式为C₅H₁₂O₄，取少量样品熔化，加入钠有氢气放出，说明含有羟基，
故答案为：羟基；
（4）进行核磁共振发现只有两个特征峰，且面积比为2：1，说明含有2种H原子，两种H原子数目分别为8、4，由红外光谱图可知，分子中含有O-H、C-O、C-H基团，该有机物结构简式为C（CH₂OH）₄，
故答案为：C（CH₂OH）₄．

点评 本题考查有机物分子式与结构式确定的一般研究方法，注意对质谱图、核磁共振氢谱、红外光谱图的简单识读．